Гетеромагнитная микроэлектроника (стр. 13 )

В вершинах орграфа располагаются двоичные сумматоры. На первом уровне проводится суммирование по модулю два, на втором – по модулю четыре и т. д.

Устройство расчета количества битов с высоким логическим уровнем на базе структуры Ладнера–Фишера имеет минимальную логическую глубину Ld = log2(n) по сравнению с устройствами на базе структур Брента–Кунга (Brent–Kung), Хана–Карлсона (Han–Carlson), однако высокий коэффициент разветвления снижает быстродействие используемой схемы. Количество сумматоров схемы Ладнера–Фишера составляет

Ns = n/2·log2(n).

Устройство расчета количества битов с высоким логическим уровнем на базе структуры Когге–Стоуна имеет минимальную логическую глубину аналогично устройству Ладнера–Фишера и бинарное дерево с минимальным коэффициентом разветвления. Недостатком данного технического решения является относительно высокое количество сумматоров в структуре

Ns = (n - log2(n))·log2(n)+1.

Устройство на базе структуры Брента–Кунга имеет минимальное количество сумматоров. Однако глубина логики устройства Брента–Кунга составляет Ld = log2(n)+2.

Устройство с использованием структуры Хана–Карлсона имеет гибридную структуру, состоящую из уровней преобразования Когге–Стоуна и Брента–Кунга. Этим достигается компромисс между аппаратурной сложностью и быстродействием.

Следует отметить, что каждый бит на выходах S1–S16 используется для управления переключателем с двумя выходами и двумя входами. Поэтому на практике используются либо нечетные выходы S1, S3, S5, …, S15, либо четные S2, S4, S6,, …, S16, что позволяет исключить часть сумматоров на последнем уровне. Поэтому в устройствах на базе структур Брента–Кунга и Хана–Карлсона последний уровень можно исключить. Соответственно глубина логики устройства Хана–Карлсона становится равной глубине логики устройства Ладнера–Фишера и Когге–Стоуна Ld = log2(n) при значительно меньшем числе используемых сумматоров. Поэтому с точки зрения быстродействия и аппаратурной сложности наилучшим решением является устройство расчета количества битов с высоким логическим уровнем на базе структуры префиксного сумматора Хана–Карлсона.

Таким образом, предложены новые алгоритмы синтеза сумматоров декодера устройства манипуляции битами данных, осуществляющие их произвольную группировку и размещение. Минимальная задержка преобразования составляет tslog2(n), где ts – задержка, создаваемая сумматором, нагруженным на два входа. Исследована возможность использования в декодере структур параллельных префиксных сумматоров Ладнера–Фишера, Когге–Стоуна, Брента–Кунга, Хана–Карлсона. Показано, что наилучшим решением из рассмотренных является устройство на базе структуры Хана–Карлсона.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Об эффективности использования специальных команд преобразования форматов данных в вычислительной технике // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2011. Вып. 10 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Прикладные аспекты. Экономика. Методические аспекты физического образования. С. 61–80. , Сотов преобразования форматов представления и манипуляции битами данных в вычислительной технике // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2015. Вып. 19 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Методические аспекты физического образования. Экономика в промышленности. С. 43–59. , , Сотов форматирование представлений объектов реляционных субд на основе кластерных транспозиций // Естественные и технические науки. 2007. № 6 (32). С. 226–228. , Харин ТСВ-платформы для распределенных информационно-вычислительных систем специального назначения // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2008. Вып. 3 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Прикладные аспекты. С. 66–72. , , О формировании доверенной среды серверных систем у правления базами данных // Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы. 2008. № 3. С. 23–27. , , Сотов рисков утечки информации из-за побочных электромагнитных излучений персонального комьютера // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та,. 2014. Вып. 17 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Методические аспекты физического образования. Экономика в промышленности. С. 66–77. , , Хвалин истинно случайных чисел на основе двумерного кусочно-линейного отображения с хаотической динамикой // Нелинейный мир. 2014. Т. 12, № 12. С. 64–65. , Сотов генераторы упорядоченных разбиений конечных множеств с быстрым ростом энтропии // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2010. Вып. 8 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Системы информационной безопасности. Прикладные аспекты. С. 57–72. , , Россошанский формирователь случайных сигналов на базе сдвиговых регистров // Радиотехника. 2014. № 10. С. 68–73. , , Харин акселератор сервера форматирования данных // Надежность и качество : тр. междунар. симпозиума : в 2 т. Пенза, 2007. Т. 1. С. 134–136. , , Харин модели стохастического формирования изоморфных представлений структурных элементов данных в ЭВМ // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2008. Вып. 4 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Прикладные аспекты. Устройства различного назначения. С. 29–41. Сотов устройства формирования прямых и обратных перестановок данных // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2011. Вып. 9 : Магнитоэлектроника. Микро - и наноструктуры. Прикладные аспекты. Проблемы физического образования. С. 61–77. , , Харин работы и модель функционального генератора перестановок // Информационные технологии. 2010. № 4. С. 41–46. , Сотов матричный формирователь r-выборок // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2010. Вып. 8 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Системы информационной безопасности. Прикладные аспекты. С. 47–56. , , Чесаков с ускоренной манипуляцией битами данных для обработки сигналов в системах связи // Гетеромагнитная микроэлектроника. 2015. № 18. С. 72–81. Сотов устройства формирования прямых и обратных перестановок данных // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2011. Вып. 9 : Магнитоэлектроника. Микро - и наноструктуры. Прикладные аспекты. Проблемы физического образования С. 61–77. Сотов модель функционального формирователя разбиений бинарного множества // Информационные технологии. 2010. № 10. С. 46–52. , , Алексеев разработки скоростных шифров на основе управляемых перестановок // Вопр. защиты информации. 1999. № 1. C. 41–47. , , Ляшенко с улучшенной манипуляцией битами данных для средств навигации, обработки сигналов и изображений, криптографии, мобильных диагностических устройств // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2014. Вып. 16 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Методические аспекты физического образования. Экономика в промышленности. С. 51–63. , , Хвалин микропроцессора c расширенным набором команд манипуляции битами данных на базе архитектуры OPENRISC1200 // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2014. Вып. 17 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Методические аспекты физического образования. Экономика в промышленности. С. 50–65. , Чесаков отображение кода Лемера на элементы модифицированной многоуровневой коммутационной схемы Бенеша // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2016. Вып. 20 : Теоретические и экспериментальные исследования, компьютерные технологии. Методические аспекты физического образования. Экономика в промышленности. С. 46–55. , , Харин аппаратных функциональных формирователей перестановок // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2009. Т. 7, № 10. С. 78–84. , , Харин архитектуры акселератора битовых перестановок с использованием САПР SYSTEM STUDIO фирмы SYNOPSYS // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2008. Вып. 3 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Прикладные аспекты С. 60–66. , , Сотов создания диверсификационного метода битовых преобразований // Естественные и технические науки. 2007. № 6. С. 222–225. , , Сотов аппаратных акселераторов перестановок бинарных множеств // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2008. Вып. 4 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Прикладные аспекты. Устройства различного назначения. С. 11–23. , Ачкасов модуль манипуляции битами данных в микропроцессорах // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2011. Вып. 11 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Прикладные аспекты. Экономика. Методические аспекты физического образования. С. 57–73. Сотов синтеза устройств, выполняющих инструкции перестановки битов данных // Гетеромагнитная микроэлектроника : сб. науч. тр. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2011. Вып. 10 : Гетеромагнитная микро - и наноэлектроника. Прикладные аспекты. Экономика. Методические аспекты физического образования. С. 25–50.

УДК 531.38